DE975949C - Elektrisch gesteuerte Bohreinheit - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBENAM 20. DEZEMBER 1962

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch gesteuerte Bohreinheit zum Stufenbohren, die durch einen Vorschub- und einen Eilgangmotor angetrieben wird, die beide über ein Planetengetriebe auf die Antriebsspindel wirken.

Die Endab- und Umschaltung kann durch Anfahren des Bohrspindelschlittens an Festanschläge verursacht werden. In diesem Falle ist in das Getriebe eine feinfühlige Festanschlagauslösung eingebaut, die beim Fahren gegen festen Anschlag oder beim Überschreiten eines bestimmten einstellbaren Vorschubdruckes elektrische Kontakte betätigt, die die Ausschaltung des Vorschubes, die Einschaltung des Eilrücklaufes oder weitere Kommandos bewirken. Außer den Festanschlagskommandos können durch diese Einrichtung Kommandos in Abhängigkeit vom Vorschubdruck gegeben werden.

Mit dieser sogenannten Eilgang-Vorschub-Antriebseinheit können die normalen Arbeitsabläufe vollautomatisch gesteuert werden.

Das Tieflochbohren erfordert die sogenannte Pilgerschrittschaltung. Diese Schaltungsart ist in Abb. 2 der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Schaltung läuft folgendermaßen ab:

Der Bohrspindelschlitten läuft im Eilgang bis an das Werkstück heran. Dann wird mit Vorschubgeschwindigkeit eine vorher eingestellte Tiefe α gebohrt. Darauf läuft der Schlitten im Eilgang um die Strecke α rückwärts bis zur Anfangsstellung. Diese Bewegung bewirkt das Ausspanen. Darauf läuft der Schlitten im Eilgang die Strecke α vorwärts, also bis zu der Stelle im Werkstück, bis zu der beim ersten Teilhub α ausgebohrt wurde, um von da eine weitere Teilstrecke α im Vorschub vorzulaufen, so daß also wieder die gleiche Strecke a

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wie vorher gebohrt wird. Dann läuft er im Eilgang wieder bis zur Anfangsstellung, also jetzt um die Strecke zweimal a, zurück usf. Wenn die ganze Tiefe des Loches ausgebohrt ist, läuft der Tisch im Eilgang in seine erste Ausgangsstellung zurück.

Es wird am Ende eines jeden Teilhubes α entspant. Dabei erfolgt der Antrieb der Gewindespindel des Schlittens durch den Eilgang- und Vorschubmotor über das eingangs erwähnte Getriebe. ίο Es sind auch schon bei Bohrmaschinen besondere Motoren zum Ausspanen bekanntgeworden.

Bei bekannten Bohrmaschinen erfolgt die Steuerung der Ausspanbewegung durch eine Nockenscheibe, die parallel mit der Vorschubbewegung läuft und je nach der Anzahl der Nocken ein einmaliges oder mehrmaliges Ausspanen ermöglicht. Die Einstellung der einzelnen Bohrstufen erfolgt durch die Nocken.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen muß für das Bohren jeweils durch Einstellen der Nocken ein bestimmtes Programm festgelegt werden, das während des Bohrvorganges nicht geändert werden kann. Es ist aber sehr umständlich und zeitraubend und erfordert sehr gut geschultes Personal, das genaue Einstellen von vier, sechs oder mehr Nocken mit Hilfe von Schraubenschlüsseln durchzuführen. Das führt in der Praxis dazu, daß die optimale Einstellung niemals ausgenutzt und immer nur mit dem einfachsten Programm gefahren wird. Außerdem erfordert das genaue Einstellen der verschiedenen Nocken gute Fachkenntnisse und sehr gute Präzision, die nicht mit Sicherheit erwartet werden können. Verluste an Arbeitszeit und erhöhter Werkzeugverschleiß sind hier die Regel. Auch ist eine beliebig feine Einstellung nicht möglich, da jeder Nocken eine gewisse Breite erfordert, wodurch ein bestimmter Mindestabstand der Nocken und eine entsprechende Mindestbohrstufenlänge gegeben ist. Vor allen Dingen wird die Kompliziertheit und die. große Anzahl der beweglichen Teile und Verbindungen erst nach langer Einarbeitungszeit für den Bedienenden verständlich und von ihm richtig beherrscht.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die Steuerung der Ausspanbewegung durch Schleppanschläge erfolgt, die durch Reibung mitgenommen werden und sich bei jeder Bohrstufe um die Länge des Schleppanschlages zurückschieben. " Durch diesen bekannten Schleppanschlag wird die jeweils gebohrte Tiefe gemessen, so daß beim Wiedervorlauf im Eilgang die gleiche Strecke vorgefahren wird, die vorher zurückgefahren worden ist. Jedoch hat der Schleppanschlag große Nachteile.

Der Läufer, der auf der Schiene des Schleppanschlages verschoben wird, wird auf dieser durch Reibung gehalten. Dadurch ist es nicht möglich, den Weg genau einzustellen, weil schon durch einen Ölspritzer oder durch Beschmutzen des Läufers der Weg auf der Schiene verändert wird und nicht mehr der Einstellung entspricht. Außerdem muß bei dieser Einrichtung nach Beendigung des Bohrvorganges der Läufer zurückgeholt werden.

Bei einem solchen bekannten Schleppanschlag ist eine Schleppanschlagleiste vorgesehen, die den Nachteil hat, daß sie stets langer sein muß als die Länge des gesamten Bohrweges. Dadurch wird die Ausführung schwer und teuer, insbesondere dann, wenn der Bohrhub langer als der Bohrschlitten ist.

Bei den bekannten Schleppanschlägen ist außerdem der Nachteil vorhanden, daß der Schleppanschlag von außen zugänglich sein muß, weil er einstellbar sein muß. Jedes unbeabsichtigte Verschieben des Anschlages führt aber zu einer Verstellung des Programms und häufig zum Werkzeugbruch oder Ausschuß. Außerdem kann dadurch, daß der Schleppanschlag zum Verstellen offenbleiben muß, ein Zubauen des Anschlages nicht durchgeführt werden. Wie vorher bereits angegeben, können deshalb ölspritzer oder Schmutz in den Schleppanschlag eindringen, durch den der Weg auf der Schiene verändert wird.

Eine bekannte Bohrmaschine ist mit einer Zusatzeinrichtung für den Vorschub und für die Ausspanbewegung versehen. Dabei treibt die Schnecke ein Schneckenrad an, das mit der Ritzelwelle für die Pinole verbunden ist. Die Bewegung der Ritzelwelle wird über ein Schraubradgetriebe über eine Steuerscheibe und gleichzeitig auf eine Kurvenscheibe übertragen. Dabei betätigt die Steuerscheibe ein mit zwei Lochkreisen versehenes Zahnrad und außerdem eine weitere Steuerscheibe.

Beim Ausspanen wird durch die erwähnte Steuerscheibe über eine Reihe von Hebeln und Anschlägen der Kontakt bei der Kurvenscheibe unterbrochen und dadurch der Rücklauf zum Ausspanen eingeleitet. Während der Ausspanbewegung schleifen zwei Kontaktbürsten auf einem Kontaktring. Bei der Rücklaufbewegung dreht sich dieser Kontaktring rückwärts, wobei der Eilrücklauf abgeschaltet wird. Die zweite Steuerscheibe wird währenddessen in der erreichten Stellung durch eine Bremseinrichtung festgehalten.

Diese Vorrichtung ist außerordentlich kompliziert. Es werden hier drei miteinander arbeitende Steuerscheiben und eine Nockenscheibe zur Steuerung benötigt. Die Bohrtiefe ist an den Durchmesser der Steuerscheibe und an die Ausbildung der Kurve gebunden. Die Bohrtiefe kann also weder größer noch kleiner als der Durchmesser der Steuerscheibe sein. Auch wandert bei der bekannten Vorrichtung der Umschaltpunkt zur Einschaltung des Vorschubes.

Schließlich ist bei der bekannten Vorrichtung die Länge des Teilhubes während des Bohrvorganges durch die Konstruktion der Steuereinrichtung festgelegt und während des Bohrvorganges nicht beeinflußbar.

Durch die Erfindung werden alle beschriebenen Nachteile beseitigt.

Die Erfindung besteht darin, daß ein dritter Motor angeordnet ist, der nur während der Ausspanbewegung und während der an jede Ausspanbewegung anschließenden Wiedervorlaufbewegung den Bohrschlitten antreibt, und zwar über ein Unter-Setzungsgetriebe mit einer an sich bekannten

Schaltscheibe zum Messen der Ausspanbewegung gekuppelt ist.

Das Untersetzungsgetriebe ist nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung als Schnekkengetriebe ausgebildet.

Nach einer weiteren Ausführungsform dör Erfindung ist das in die an sich bekannte drehbar gelagerte Vorschubspindel eingreifende Zahnrad im Eingriff mit einem auf der Welle des Ausspanmotors sitzenden Zahnrad. Das Zahnrad zum Antrieb der Arbeitsspindel sitzt also auf der gleichen Welle wie die Schnecke, die direkt in die Schaltscheibe zum Messen der Ausspanbewegung eingreift. Dadurch herrschen vollkommen gleiche Verhältnisse.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt die Gesamtanlage mit dem erfindungsgemäßen Ausspanmotor und der Eilgang·· Vorschub-Antriebseinheit;

Abb. 2 ist eine schematische Darstellung der Pilgerschrittschaltung ;

Abb. 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Abb. 5 zeigt eine Bohrmaschine mit Eilgang-Vorschub - Antriebseinheit und dazugehöriger Schalt-, Steuer- und Nockeneinrichtung;
Abb. 6 zeigt eine Seitenansicht der Abb. 5.
In den Abbildungen ist mit 1 ein Bohrspindelschlitten bezeichnet, 2 ist die Bohrspindel, 3 der Bohrspindelmotor und 4 der Ausspanmotoi". 15 ist das Vorschubgetriebe mit dem Vorschubmotor 16, dem Eilgangmotor 17 und der Vorschubspindel 13. 14 ist das Maschinenbett. Auf der Welle 5 des Ausspanmotors 4 sitzt ein Zahnrad io, das mit einem Zahnrad 11 kämmt, das in die drehbare Mutter 12 eingreift, die auf der Vorschubspindel 13 gelagert ist. Auf der Welle S des Ausspanmotors 4 sitzt an ihrem Wellenende eine Schnecke 6, die eine Schaltscheibe 7 dreht. Die Schaltscheibe 7 trägt einen Nocken Ja, der einen Schalter 8 betätigt.
Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende:
Zunächst läuft der Bohrspindelschlitten 1 im Eilgang bis an das Werkstück heran. Dann wird auf Vorschub umgeschaltet, und der Schlitten 1 läuft im Vorschub um die Strecke« (s. Abb. 2) vorwärts, das Bohrwerkzeug dringt also um die Strecke α in das Werkstück ein. Am Ende des Teilhubes α wird der Ausspanmotor 4 eingeschaltet.

Die Mutter 12 wird jetzt über das Zahnradpaar 10, 11 im Eilgang vom Ausspanmotor 4 angetrieben und bewegt den Schlitten 1 zum Ausspanen im Eilgang vom Werkstück weg und damit das Bohrwerkzeug aus dem Werkstück heraus (erstes Ausspänen) bis zur Betätigung eines Endschalters, der den Ausspanmotor umschaltet. Dem während der ersten Ausspanbewegung zurückgelegten Weg a entspricht auf der Schaltscheibe 7 ein Drehwinkel α. Nach Betätigung des Endschalters am Ende der Ausspanbewegung und dadurch erfolgter Umschaltung des Ausspanmotors läuft der Schlitten 1 in Richtung des Bohrvorschubes wieder an das Werkstück heran. Zu gleicher Zeit dreht sich die Schaltscheibe 7 um den während der Ausspanbewegung gedrehten Winkel bis in ihre Grundstellung zurück. Beim Ankommen der Schaltscheibe 7 in der Grundstellung betätigt der Nocken ya den Schalter 8 und setzt so den Ausspanmotor 4 still.

Danach läuft der Schlitten 1 wieder im Vorschub um die Strecke α vorwärts. Am Ende des Teilhubes α wird der Ausspanmotor erneut eingeschaltet (zweites Ausspanen). Der Schlitten 1 läuft jetzt die Strecke 2 α im Eilgang zurück und bewegt das Bohrwerkzeug aus dem Werkstück heraus. Der Strecke 2 α entspricht auf der Schaltscheibe 7 ein vergrößerter Drehwinkel 2 α. Nach Umschalten des Ausspanmotors durch den vorerwähnten Endschalter läuft jetzt die Schaltscheibe 7 wieder in ihre Grundstellung zurück und schaltet dabei den Ausspanmotor aus. Nach dem nächsten Teilhub α (im Vorschub) läuft der Schlitten 1 beim Ausspanen eine Strecke 3 ο zurück, der ein Drehwinkel 3 a der Schaltscheibe 7 entspricht usw.

Wenn die Gesamttiefe des Bohrloches ausgebohrt ist, wird durch die Festanschlagsauslösung im Getriebe 15 der Eilrücklauf eingeschaltet, und die Spindel läuft in ihre Ausgangsstellung zurück.

Die Teilstrecke α kann durch ein Zeitwerk oder einen sonstigen regelbaren Kontaktgeber eingestellt werden, durch den jeweils am Ende des Teilhubes der Ausspanmotor eingeschaltet wird.

Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch die Schaltscheibe 7. Die Schaltscheibe 7 berührt mit einem Schaltnocken 7a den Schalter 8, der sich auf eine vorgespannte Feder 9 abstützt. 6 ist die auf dem Ende der Welle 5 des Ausspanmotors 4 sitzende Schnecke.

Abb. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie a-a der Abb. 3. "

In den Abb. 5 und 6 ist 18 die Schaltnockeneinrichtung und 19 die Steuervorrichtung der Eilgang-Vorschub-Antriebseinheit. Bei jeweiligem Vorlauf nach dem Ausspanen muß genau beim Auftreffen der Bohrerschneide auf das Werkstück auf Vorschub umgeschaltet werden. Um zu verhindern, daß diese Umschaltung zu spät erfolgt, so daß das Bohrwerkzeug in Eilganggeschwindigkeit auf das Werkstück auffahren würde, wird zugleich mit dem Einschalten des Ausspanmotors der Vorschubmotor des eingangs geschilderten Vorschubgetriebes im Sinne einer Rückwärtsbewegung des Schlittens 1 eingeschaltet, so daß sich der Schlitten während des Ausspanvorganges um etwa 1 bis 2 mm zurücksetzt. Dadurch wird verhindert, daß Bohrspäne, die sich vor dem Bohrer befinden, zu einer Zerstörung der Bohrerschneide führen. Da es in der Gesamtheit für den Bohrvorgang ungünstig wäre, diese Zurücksetzung des Schlittens zu groß zu machen, kann die Einschaltzeit des Vorschubmotors gegenüber der Einschaltzeit des Ausspanmotors durch ein besonderes Zeitwerk begrenzt werden. Da die Anwendung eines Zeitwerkes bzw. von Kontaktreglern zum Steuern verschiebbarer Werkzeugmaschinenteile bekannt ist, wird für den Anspruch 3 nur Schutz im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch begehrt.

Um diese Genauigkeit sicherzustellen, wird der Ausspanmotor zweckmäßigerweise als Bremsmotor ausgeführt (Verschiebeankermotor).

Die Schaltscheibe, die gemäß der Erfindung zum Messen der Ausspanbewegung und zum Ablauf während des Wiedervorlaufes verwendet wird, zeichnet sich gegenüber den bekannten Schleppanschlägen durch besondere Einfachheit aus. Sie benötigt keine Einstellung, da jeweils der zum Ausspänen nötige Weg gemessen wird und der Bohrer automatisch durch Rücklaufen der Schaltscheibe diesen Weg wieder vorläuft. Dabei wird die Schaltscheibe nicht durch ein primitives Reibelement mitgenommen wie bei den bekannten Schleppanschlagen, sondern durch eine elektromagnetische Reibungskupplung, die die Sicherheit des Kuppeins bei der Steuerung gewährleistet. Der Nachteil des Schleppanschlages, daß nämlich durch Verschmutzen oder ölspritzer seine Reibung verändert und dadurch die Einstellung ungenau wird und Fehlschaltungen auftreten, ist bei der Schaltscheibe gemäß der Erfindung nicht vorhanden, denn der Schleppanschlag muß offenbleiben, damit er jeweils eingestellt werden kann. Die elektromechanische

Reibungskupplung gemäß der Erfindung kann aber, da an ihr nichts verstellt zu werden braucht, vollkommen zugebaut werden. Es besteht also keine Gefahr, daß Schmutz oder ölspritzer eindringen. Die einfache Bauart der Schaltscheibe gemäß der Erfindung bietet die Möglichkeit, die Steuereinrichtung für das Tieflochbohren in einem geschlossenen Gehäuse unterzubringen, so daß unbeabsichtigtes Verstellen von außen nicht möglich ist. Auch läßt die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung nahezu beliebig lange Hübe zu, da sie keine langen und sorgfältig gearbeiteten und dadurch teuren Schaltleisten benötigt, wie sie für die Schleppanschläge notwendig sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher ohne Unterschied sowohl für kleine Bohrhübe als auch für Schlittenhübe über 2 m Länge verwendbar.

Durch die der Schaltscheibe gemäß der Erfindung vorgeschaltete Untersetzung ist die Möglichkeit gegeben, die Scheibe immer in der gleichen Größe zu verwenden. Deshalb kann die Scheibe fertig vorfabriziert und für die verschiedenen Bohrwege eingesetzt werden, während bei den bekannten Vorrichtungen für jedes Bohrwerk ein anderes Ge^- stänge erforderlich ist. Das gesamte Bild der Steuerung wird durch Anschalten der erfindungsgemäßen Schaltscheibe keineswegs geändert, da die fertig vorfabrizierte Schaltscheibe lediglich ein zusätzliches Teil bildet, das für jeden Bohrweg nur angesetzt zu werden braucht. Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung kann deshalb als fertiges Bauelement an eine Bohrmaschine beliebiger Bauart angesetzt werden und kann dann durch die Übersetzung für jeden beliebigen Bohrweg verändert werden, ohne daß Änderungen an dem fertigen Element vorgenommen werden müssen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrisch gesteuerte Bohreinheit zum Stufenbohren mit einem Vorschub- und einem Eilgangmotor, die über ein Planetengetriebe auf die Vorschubspindel wirken, gekennzeichnet durch einen nur während der Ausspanbewegung und während der an jede Ausspanbewegung anschließenden Wiedervorlaufbewegung den Bohrschlitten antreibenden dritten Motor (4), der über ein Untersetzungsgetriebe (6) mit einer an sich bekannten Schaltscheibe (7) zum Messen der Ausspanbewegung gekuppelt ist.

2. Bphreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die an sich bekannte drehbar gelagerte Vorschubspindelmutter eingreifendes Zahnrad (11) mit einem auf der Welle des Ausspanmotors sitzenden Zahnrad (10) kämmt.

3. Bohreinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zu bohrende Teilspanne (α) durch ein an sich bekanntes Zeitwerk oder an sich bekannte regelbare Kontaktgeber einstellbar ist.

4. Bohreinheit nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Ausspanmotor (4) und der Schaltscheibe (7) eingeschaltete Untersetzungsgetriebe als Schnekkengetriebe ausgebildet ist, das ebenso wie das Zahnrad (10) zum Antrieb der Vorschubspindel auf der Welle des Ausspanmotors (4) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 321 053, 323 620, 628862, 629348, 652396, 678615, 695976, 872717;

schweizerische Patentschrift Nr. 193 978;
französische Patentschrift Nr. 939 936;
USA.-Patentschriften Nr. 2 053 399, 2 240 795; »Auszüge deutscher Patentanmeldungen«, Bd. 20, Ausgabe Juni 1949, S. 385 (deutsche Patentanmeldung J 77326 Ib);

Prosepkt der Fa. Hille.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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